Forskare vid Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) har utvecklat en enhet som flyttar vätskor över hornhinneceller på samma sätt som tårrörelsen över ett blinkande öga. Forskarna hoppas att deras resultat, rapporteras i tidningen Lab on a Chip , hjälper till att förbättra oftalmisk läkemedelsutveckling och testning, och i förväg förståelse för hur blinkning påverkar hornhinnans yta.

Hornhinnan är den transparenta skivan som täcker ögats centrala yta. Det fungerar som en skyddande barriär mot damm, bakterier, och andra potentiellt skadliga föremål.

Ett sätt forskare testar oftalmiska läkemedel är att administrera dem i kaninens ögon. Men kaniner blinkar betydligt mindre än människor, så läkemedel har större chans att genomsyra kaninens hornhinna och komma in i ögat. Alternativt, forskare använder små brunnar som innehåller mänskliga hornhinneceller. Men även här, cellerna utsätts inte för den normala miljön för ett levande mänskligt öga.

Kyoto-universitetets läkemedelsforskare Rodi Abdalkader och mikroingenjören Ken-ichiro Kamei samarbetade för att utveckla en enhet som övervinner dessa problem. De 3D-tryckt en enhet som innehåller fyra övre och fyra nedre kanaler, separeras av ett klart poröst membran av polyester. Hornhinneceller inkuberas i varje övre kanal ovanpå membranet. Efter sju dagar, de bildar en barriär av celler som skiljer de övre och nedre kanalerna. Vätska flyttas sedan genom enheten för att efterlikna trycket som utövas på ena sidan av hornhinnan av ett blinkande ögonlock och rörliga tårar, och på andra sidan av vätskan i det inre ögat.

Intressant, de fann att denna rörelse förändrade cellens form och ökade produktionen av filament, som är kända för att hålla hornhinnecellerna flexibla och elastiska.

"Det var verkligen intressant att upptäcka att en ögonblickande stimulans har en direkt biologisk inverkan på dessa celler, "säger Abdalkader." Vi blinkar ofta och omedvetet hela tiden. För varje blinkning, en skjuvspänning appliceras på hornhinnebarriären som får hornhinnans motförsvarssystem att utsöndra fibrösa trådar, som keratiner, för att övervinna effekterna av stressen. "

Enheten efterliknar inte bara mänskligt blinkande när man använder mänskliga celler, men det gör det också möjligt att testa fyra olika prover under samma förhållanden samtidigt.

"Vi tror att denna plattform kommer att bana väg för förbättrad okulär läkemedelsutveckling, och ytterligare undersökningar av effekterna av skjuvspänningen orsakad av att ögat blinkar på ögats yta, säger Abdalkader.